1、傳感器知識點、電阻式傳感器1）電阻式傳感器的 原理：將被測量轉化為傳感器 電阻值的變化，并加上測量電路。2）主要的種類：電位器式、應變式、熱電阻、熱敏電阻應變電阻式傳感器1）應變：在外部作用力下發生形變的現象。2）應變電阻式傳感器：利用電阻應變片將應變轉化為電阻值的變化a.組成：彈性元件+電阻應變片b.主要測量對象：力、力矩、壓力、加速度、重量。c.原理：作用力使彈性元件形變發生應變或位移應變敏感元件電阻值變化通過測 量電路變成電壓等點的輸出。3）電阻值：R ：（電阻率、長度、截面積）。4）應力與應變的關系：E （被測試件的應力=被測試件的材料彈性模量 *軸向應變）5）應力與力和受力面積的關系

2、:（應力）F （力）A （面積）6）應變片的種類:種類金屬電阻應變片（應變為主）半導體電阻應變片（壓阻為主）靈敏度1 2/ ()優點散熱好允許通過較大電流電阻應變的溫度補償：電橋補償應注意的問題：a. R3=R4;b. R1與R2應有相同的溫度系數、線膨脹系數、應變靈敏度、初值;c.補償片的材料一樣，個參數相同；d.工作環境一樣；測量電路：直流電橋、交流電橋直流電橋交流電橋平衡條件R1R4=R2R3輸出電壓.R1' U % UUo.KR1 44典型應用種類被測量電阻式力傳感器何重或力電阻式壓力傳感器流動介質液體重量傳感器容器內液體的重量加速度傳感器加速度差壓傳感器氣動測量、電感式傳感器

3、1）電感式傳感器的原理：將輸入物理量的變化轉化為線圈自感系數L或互感系數M的變化。2）種類：變磁阻式、變壓器式、電渦流式。3）主要測量物理量：位移、振動、壓力、流量、比重。變磁阻電感式傳感器1）原理：銜鐵移動導致氣隙變化導致電感量變化，從而得知位移量的大小方向。22)N0（磁導率）A0（截面積）2 （氣隙厚度）3）種類：變氣隙厚度、變氣隙面積4）變磁阻電感式傳感器的靈敏度取決于工作使得當前厚度。5）測量電路：交流電橋、變壓器式交變電橋、諧振式測量電橋。 P566）應用：變氣隙厚度電感式壓力傳感器（位移導致氣隙變化導致自感系數變化導致電流變化）差動變壓器電感式傳感器1） 原理：把非電量的變化轉化

4、為互感量的變化。2）種類：變隙式、變面積式、螺線管式。3）測量電路：差動整流電路、相敏撿波電路。電渦流電感式傳感器1）電渦流效應：塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中做切割磁感線的運動，磁通變化，產生電動勢，電動勢將在導體表面形成閉合的電流回路。Z F（ , ,r,f,x）（電阻率、磁導率、尺寸等效阻抗、勵磁電流的頻率、距離）2）趨膚效應：電渦流只集中在導體表面的現象。3）原理：產生的感應電流產生新的交變磁場來反抗原磁場，式傳感器的等效阻抗變化。4）測量電路：調頻式測量電路、調幅式測量電路。5）測量對象：位移、厚度、表面溫度、速度、應力、材料損傷、振幅、轉速。6） 應用：種類位移測量振幅測量

5、轉速測量無損探傷原理距離的變化英氣 阻抗的變化測量幾十微米到 級毫米的距離變 化距離變化電渦流 大小變化，形成 周期的脈沖距離不變遇到傷 痕電導率、磁導 率變化三、電容式傳感器1）原理：將非電量的變化轉化為電容量的變化。2）特點：結構簡單、體積小、分辨率高、動態響應好、溫度穩定性好、電容量小、負 載能力差、易受外界環境的影響。3）測量對象：位移、振動、角度、加速度、壓力，差壓，液面、成分含量。結構分類：平板和圓筒電容式傳感器0 rA1） 公式：C d2）平板式電容器可分為三類：變極板覆蓋面積的 變面積型，變介質介電常數的 變介質T型交流電路、型、變極板間距離的 變極距型。種類/傳感器壓力位移加

6、速度厚度原理作用力膜片位移振動導致位移， 極板距變化，電 容量變化。運動時，定極板 與動極板的距離M Cat2變化 Cdo帶材厚度的變化 導致上下極板的 距離變化導致電容量的變化，并聯 C=C1+C23）測量電路：調頻電路、運算放大器、變壓器是交流電橋、二極管雙 脈沖寬度調制電路。4） 典型應用：四、壓電式傳感器（有源）1）正壓電效應：對某些電介質沿一定方向加外力使之形變，其內部產生極化而在表面產生電荷聚集的現象。機械能轉化為電能2）逆壓電效應：在片狀壓電材料的兩段加交電，壓電片發生機械振動。說明壓電效應可逆。3）特點：結構簡單、體積小、重量輕、工作頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、工作可靠、 測量

7、范圍廣。4） 測量物理量：加速度、位移、壓力、溫度。5）壓電材料：石英晶體、壓電陶瓷、壓電高分子材料。6）壓電陶瓷具有壓電效應，需要有 外界電場和壓力 的共同作用。7）壓電高分子材料屬于有機分子半結晶和結晶聚合物。8）壓電式傳感器可以輸出電壓信號和電荷信號，因此前置放大器有兩種：電荷 /電壓 放大器。9）壓電參數：壓電系數，彈性系數，介電系數，機電耦合系數，電阻，居里點10）壓電元件的連接串聯并聯電壓相加相等電荷相等相加電容減小相加11）應用：壓電式加速度傳感器，壓電式交通檢測。五、磁敏式傳感器1） 原理：對磁場參數（磁感應強度B磁通6）敏感、通過磁電作用將非電量轉化為電 信號。2） 磁通作用

8、分類：電磁感應、霍爾效應3） 磁敏式傳感器分類：電感應式傳感器、霍爾式傳感器。電感應式傳感器（有源）1） 原理：利用導體和磁場發生相對運動而在導體兩端輸出感應電動勢。2）特點：電路簡單、性能穩定、輸出阻抗小、具有一定的響應頻率（101k）3） 測量物理量：轉速、振動、位移、扭矩4）公式：E NBLv 和 E NBS式中B、L、S N為確定量。5） 電感應式傳感器種類：恒磁通式動圈式 、變磁通式變磁阻式動鐵式I變氣隙式（典型應用轉速計）測量齒輪的凸凹導致氣隙大小發生變化導致磁阻的變化，每轉過一個齒磁阻變化一次， 變化頻率=被測轉速*齒數。（不宜測高速） 齒凸相對氣隙最小，磁通最大。6）磁電感應式

9、傳感器的應用振動速度扭矩電磁流量計種類恒磁通變磁通哼磁通原理磁路氣隙中的線圈切 割磁感線產生正比于 振動速度的感應電動 勢測量一定導電率的流 體物質的流量（不能 測量有機溶劑，有大 氣泡的液體，石油）霍爾傳感器1）霍爾效應：載流導體垂直處于電流磁場中在其兩端產生電位差.2）測量物理量：微位移、轉速、加速度、振動、壓力、流量、液位 a-r3) ab激勵電流，cd霍爾電極。C4）霍爾元件的基本特性：線性特性（模擬量） 、開關特性（開關量）。5）霍爾元件的誤差：零位誤差£不等位電動勢：加電阻（對稱、不對稱）L寄生直流電動勢：盡量歐姆接觸溫度誤差6）霍爾傳感器的應用:微位移的測量轉速的測量壓

10、力的測量原理Z方向移動B! =0, 霍爾電勢變化每個永磁體通過探頭 時，產生相應的脈沖 r tn 和”n7）可用作無損探傷六、熱電式傳感器1）熱電偶是將溫度變化轉化為電動勢的變化；熱電阻和熱敏電阻是將溫度的變化轉化為電阻的變化。熱電偶（有源）1） 1001300攝氏度，不同導體的自由電子的擴散速度不同。2）熱電勢來源于：一、接觸電動勢；二、單一導體的溫差電動勢熱電勢的表達：EAB（t,t0）3） 接觸電動勢的表達：EAB（t）溫差電動勢的表達：EA（t,t0）4）熱電偶的基本定律:定律中間導體定律中間溫度定律均質導體定律標準電極定律描述在熱電偶測溫回 路內接入第三導 體，只要其兩端溫 度相同，

11、總電勢/、變。EABC（T,T0） ° Eab （T,T 0）EAB(t,t0)EAB(t,tc)EAB(tc，t°)如果熱電偶的兩 個熱點極材料相 同，那么無論溫度 是否相同，電勢為05）熱電偶的冷端溫度補償:方法補償導線法冷端恒溫法冷端溫度校正法自動補償法描述中間溫度定律，補償導線熱電性電熱恒溫器和冷 點槽E(t,0)E(t,t0) E(t0,0)電橋補償6）測量電路:測量兩點溫差：應確保冷端溫度相同。Et EAB（tl,t0） EAB（t2,t0）（反極性串聯）測量多點：同極性串聯（一個斷開就會停止）或并聯（一個燒壞很難看出，不會停 止）熱電阻1） Ro =10 和R

12、o=100 零溫度下的電阻值：Ptio和Ptioo2） 熱電阻的測量電路：兩線制、三線制、四線制兩線制三線制四線制在熱電阻兩端各一根導線一根電源，另外兩根分別與電 橋的相鄰兩臂串聯分別接在電流回路，電壓回路熱敏電阻1）利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化。2）不要使用大電流。3）應用：溫度控制，管道流量測量。七、光電式傳感器1）原理：利用光電器將光電號轉化為電信號。2）測量物理量：溫度、壓力、位移、速度、加速度3）種類：a.光電效應傳感器光照射到物體表面上使物體發射電子或電導率發生變化或產生電動勢。b.紅外熱釋電探測器對光譜中長波敏感的器件c.固體圖像傳感器4) 外光電效應：電子溢出物體表面的現象。光電管、光電倍增管5) 內光電效應：